Limpiaparabrisas temporizado

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UNIVERSIDAD ISRAEL

FACULTAD DE ELECTRONICA

Limpiaparabrisas

Estudiante Tutor 

Diana Natividad Pazmiño Pineda. Ing. Roberto González. Quito Ecuador  Febrero 2010

1.

TEMA: Limpiaparabrisas temporizado

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2. OBJ BJET ETIIVO VOS S 2.1 GENERAL: Demostrar los conocimientos adquiridos hasta el Quinto Nivel de Ingeniería Electrónica mediante la construcción del presente proyecto.

2.2 ESPECÍFICOS: 2.2.1

Conocer y estudiar el funcionamiento del circuito

2.2.2Identificar claramente los componentes empleados en el mismo 2.2.3

Armar el circuito para la aplicación requerida

2.2.4Realizar diversas pruebas para controlar su funcionamiento.

1. EXP EXPLI LICAC CACIÓN IÓN DEL PROY PROYECT ECTO O Este circuito permite mantener los limpiaparabrisas de los autos con la visibilidad adecuada cuando llueve. El ci circ rcui uito to ac actitiva va el si sist stem ema a de lilimp mpie ieza za de lo loss pa para rabr bris isas as a la fr frec ecue uenc ncia ia adecuada, pudiendo ser regulada de acuerdo a las necesidades del clima, esto es el ajuste de Velocidad. El trabajo de activación y desactivación del sistema del limpiaparabrisas se logra con las compuertas NAND implementadas en el CI 4011, dos relé reléss y un motor  DC conectado a su vez a unas plumas. Las compuertas NAND utilizadas sirven conectadas a su vez con una resistencia, un potenciómetro y un capacitor como un oscilador, este permite dar los pulsos dirigi dir igidos dos hac hacia ia los tra transi nsisto stores res los mis mismos mos que se enc encuen uentra tran n en la reg región ión operativa permitiendo la circulación apropiada de corriente, esta corriente es la que satura a los relés conectados de tal manera que al momento de conmutar  activen el motor. 2.

ALC LCAN ANCE CE

El presente proyecto se puede colocar en el parabrisas de un auto, para mejorar  la visibilidad del conductor en época de lluvia.

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La razón de implementar implementar este circuito, circuito, es eliminar el incon inconvenie veniente nte de tener que activar y desactivar constantemente el interruptor de los limpiaparabrisas es decir  como un temporizador.

3.

DIA IAGR GRAM AMAS AS 5.1Diagrama de Bloques

5.2Diagrama Circuital

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1. Marco Teórico 6.1RESISTENCIA ELÉCTRICA La resistencia eléctrica (R) es la oposición que ofrece un cuerpo al paso de la corr co rrien iente te.. Es un una a pr prop opied iedad ad de to todo doss los co comp mpon onen ente tess de dell ci circ rcuit uito, o, y un una a magnitud esencial en electrónica, puesto que muchos componentes soportan poca corriente. Esta magnitud se mide en Ohmios (Ω), aunque en electrónica se usan más frecuentemente resistores del orden de kilohmios (kΩ): 1 k Ω = 1.000Ω. La resistencia de un componente se mide con el óhmetro. Las fórmulas para calcular la resistencia equivalente de un circuito son: •

En serie:

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Ec. 1 Resistencias en Serie •

En paralelo: Ec. 2 Resistencias en Paralelo o bien: Ec. 3 Cálculo para dos resistencias en paralelo

La ecuación ecuación 3 sólo sirve sirve para dos resistencia resistencias, s, por lo que ha de aplicarse por  por  pares de resistencias. Cuando hay dos resistencias en paralelo, la resistencia equivalente es la mitad de ellas, y cuando hay tres iguales, la equivalente es el tercio. De cualquier manera, siempre se cumple la siguiente teoría: En un una a su suce cesi sión ón de re resi sist sten enci cias as en pa para rale lelo lo,, la re resi sist sten enci cia a eq equi uivval alen ente te es menor que la menor de las resistencias

6.1CAPACITORES Un capacitor es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, separados por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una difere dif erenc ncia ia de pot potenc encial ial (d. (d.d.p d.p.) .) adq adquie uieren ren una det determ ermina inada da ca carga rga elé eléctr ctrica ica,, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada). La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia. En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1 voltio, estas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio. El va valor lor de la ca capa paci cida dad d de un co cond nden ensa sado dorr vi vien ene e de defifini nido do po porr la fó fórm rmul ula a siguiente: en donde:

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C : Capacidad Q1: Carga eléctrica almacenada en la placa 1. V 1 − V 2: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2.

Ec. 4 Cálculo de capacidad en función de Q y V Existen condensadores formados por placas, usualmente de aluminio, separadas por aire, materiales cerámicos, mica, poliéster, papel o por una capa de óxido de aluminio obtenido por medio de la electrolisis. El condensador almacena energía eléctrica, debido a la presencia de un campo eléc el éctr tric ico o en su in inte terio rior, r, cu cuan ando do au aume ment nta a la di dife fere renc ncia ia de po pote tenc ncia iall en su suss terminales, devolviéndola cuando ésta disminuye.

6.2.1Comportamiento en corriente continua Un condensador real en CC se comporta prácticamente como uno ideal, esto es, como un circuito abierto. Esto es así en régimen permanente ya que en régimen transi tra nsitor torio, io, est esto o es, al con conect ectar ar o des descon conect ectar ar un cir circui cuito to con co conde ndensa nsador dor,, suceden fenómenos eléctricos transitorios que inciden sobre la d.d.p. en sus bornes. 6.2.2Comportamiento en corriente alterna En CA, un condensador ideal ofrece una resistencia al paso de la corriente que recibe el nombre de reactancia capacitiva, capacitiva , XC, cuyo valor viene dado por la inversa del producto de la pulsación por la capacidad, C:

En donde:

= Reactancia capacitiva en ohmios = Capacitancia en faradios = Frecuencia en hercios Ec. 5 Reactancia Capacitiva

Si la pulsación se expresa en radianes por segundo (rad/s) y la capacidad en faradios (F), la reactancia resultará en ohmios.

6.2.3Asociaciones de condensadore condensadoress 1

Fig. 1 Asociación serie general.

1 http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Capacitorsseries.png

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Fig. 2 Asociación paralelo general. Al igual que las resistencias, los condensadores pueden asociarse en serie fig. 1, paralelo fig.2 o de forma mixta. En estos casos, la capacidad equivalente resulta ser para la asociación en serie: Ec.6 Capacidad equivalente serie. y para la asociación en paralelo:

Ec.7 Capacidad equivalente paralelo

6.1TRANSISTOR El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. Consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes dopadas artificialmente (contaminadas con materiales específicos en cantidades específicos) que forman dos uniones bipolares, el emisor que emite portadores portadores,, el colector que los recibe o recolecta y la tercera, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dichos portadores (base). A diferencia de las válvulas, el transistor es un dispositivo controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada.

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Fig. 3 Representación gráfica del transistor 

Parámetros La corriente que circula por el "colector" es función amplificada de la que se inyecta en el "emisor", pero el transistor sólo gradúa la corriente que circula a través de sí mismo, si desde una fuente de corriente continua se alimenta la "base" para que circule la carga por el "colector", según el tipo de circuito que se utilice. El factor de amplificación logrado entre corriente de base y corriente de colector, se denomina Beta del transistor. Otros parámetros a tener en cuenta y 2 http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Capacitorspa http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Capacitorsparallel.png rallel.png 3 http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:BC548.jpg

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que son particulares de cada tipo de transistor son: Tensiones de ruptura de Colector Emisor, de Base Emisor, de Colector Base 6.3.1Transistor de unión bipolar 

El trans transistor istor de unió unión n bipol bipolar ar (del inglés Bipolar Junction Transistor , o sus siglas BJT ) es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN

muy cercanas entre sí, que permite controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. Está formado por dos Uniones PN en un solo cristal semiconductor, separados por una región muy estrecha. De esta manera quedan formadas tres regiones: •

Emisor , que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose como un metal.

•

Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.

•

Colector , de extensión mucho mayor.

La zona N con elementos donantes de electrones (cargas negativas) y la zona P de aceptadores o "huecos" (cargas positivas). Normalmente se utilizan como elementos aceptadores P al Indio (In), Aluminio (Al) o Galio (Ga) y donantes N al Arsénico (As) o Fósforo (P). La configuración de uniones PN, PN , dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia siempre corresponde a la característica de la base, y las otras dos al emisor y al colector que, si bien son del mismo tipo y de signo contrario a la base, tienen diferente contaminación entre ellas (por lo general, el emisor esta mucho más contaminado que el colector). 6.3.1Tipos

de Transistor de Unión Bipolar 

6.3.2.1 NPN 4

Fig. 4 Símbolo de un transistor NPN. 4 http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:BJT_symbol_NPN.s http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:BJT_symbol_NPN.svg vg

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NPN es uno de los dos tipos de transistores bipolares, en los cuales las letras "N" y "P" se refieren a los portadores de carga mayoritarios dentro de las diferentes regiones del transistor. La mayoría de los transistores bipolares usados hoy en día son NPN, debido a que la movilidad del electrón es mayor que la movilidad de los "huecos" en los semiconductores, permitiendo mayores corrientes y velocidades de operación. Una pequeña corriente ingresando a la base en configuración emisor-común es amplificada en la salida del colector. La flecha en el símbolo del transistor NPN está en la terminal del emisor y apunta en la dirección en la que la corriente convencional circula cuando el dispositivo está en funcionamiento activo. 6.3.2.2 PNP 5

El otro tipo de transistor bipolar de juntura es el PNP con las letras "P" y "N"

refirié ref iriénd ndose ose a las car cargas gas may mayorit oritari arias as den dentro tro de las dif difere erente ntess reg region iones es del transistor. Pocos transistores usados hoy en día son PNP, debido a que el NPN brinda mucho mejor desempeño en la mayoría de las circunstancias.

Fig. 5 Símbolo Símbolo de un transistor tran sistor PNP. Los transistores PNP consisten en una capa de material semiconductor dopado N entre dos capas de material dopado P. Los transistores PNP son comúnmente operados con el colector a masa y el emisor conectado al terminal positivo de la fuente de alimentación a través de una carga eléctrica externa. Una pequeña corriente circulando desde la base permite que una corriente mucho mayor circule desde el emisor hacia el colector. La flecha en el transistor PNP está en el terminal del emisor y apunta en la dirección en que la corriente convencional circula cuando el dispositivo está en funcionamiento activo. 5 http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:BJT_symbol_PNP.svg

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6.3.1Configuraciones del transistor bipolar  Hay tres tipos de configuraciones típicas en los amplificadores con transistores, cada cad a una de ell ellas as con car caract acterí erísti sticas cas especia especiales les que las hacen hacen mej mejor or par para a cier ci erto to titipo po de ap aplic licac ació ión. n. y se di dice ce qu que e el tr tran ansi sist stor or no es está tá co cond nduc ucien iendo do.. Normalmente este caso se presenta cuando no hay corriente de base (Ib = 0) - Amplificador emisor común - Amplificador colector común - Amplificador base común Nota: Corriente de colector y corriente de emisor no son exactamente iguales, pero se toman como tal, debido a la pequeña diferencia que existe entre ellas, y que no afectan en casi nada a los circuitos hechos con transistores. 6.3.2 Regiones

operativas del transistor 

Los tra transi nsisto stores res bip bipola olares res de jun juntura tura tie tienen nen dife diferen rentes tes reg region iones es ope operat rativa ivas, s, definidas principalmente por la forma en que son polarizados: •

Región activa: Cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni en la región de corte entonces está en una región intermedia, la región activa. En esta región la corriente de colector (Ic) depende principalmente de la corriente de base (Ib), de β (ganancia de corriente, es un dato del fabricante) y de las resistencias que se encuentren conectadas en el colector y emisor. Esta región es la más importante si lo que se desea es utilizar el transistor  como un amplificador de señal.

•

Región inversa: Al invertir las condiciones de polaridad del funcionamiento en modo activo, el transistor bipolar entra en funcionamiento en modo inverso. En este modo, las regiones del colector y emisor intercambian roles. Debido a que la mayoría de los BJT son diseñados para maximizar la ganancia de corr co rrie ient nte e en mo modo do ac actitivo vo,, el pa pará ráme metr tro o be beta ta en mo modo do in inve vers rso o es drásticamente menor al presente en modo activo.

11 •

Región de corte: Un transistor esta en corte cuando: Corriente de colector = corriente de emisor = 0,

(Ic = Ie = 0) Ec.8 Transistor en Región de corte En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltaje de alimentación del circuito. (Como no hay corriente circulando, no hay caída de voltaje, esta se calcula mediante ley de Ohm.) Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base = 0 (Ib =0) •

Región de saturación : Un transistor está saturado cuando: Corriente de colector = corriente de emisor = corriente máxima,

(Ic = Ie = Imáxima) Ec.9 Transistor en región de saturación En es este te ca caso so la mag agni nitu tud d de la cor orri rien ente te dep epe end nde e de dell vol olta taje je de alimentación del circuito y de las resistencias conectadas en el colector o el emisor o en ambos, ver ley de Ohm. Este caso normalmente se presenta cuando cua ndo la co corrie rriente nte de bas base e es lo suf sufici icient enteme emente nte gra grande nde com como o par para a inducir una corriente de colector β veces más grande. Ic = β * Ib donde: β: Ganancia de corriente Ib: Corriente en Base Ic: Corriente en Colector  Ec. 10 Corriente de colector en región de saturación Según la Ec. 10 las corrientes no dependen del voltaje que alimenta el circuito (Vcc), pero en realidad si lo hace y la corriente Ib cambia ligeramente cuando se cambia Vcc. Como se muestra en la figura 6.

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Fig. 6 Regiones del Transistor 

6.4RELE El rel relé é es un dis dispos positiv itivo o ele electr ctrome omecán cánico ico,, que fun funcio ciona na com como o un int interr errupt uptor  or  controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835 Ya que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, una forma de amplificador  eléctrico. Como tal se emplearon en telegrafía, haciendo la función de repetidores que generaban una nueva señal con corriente procedente de pilas locales a partir  de la señal débil recibida por la línea.

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Figura. 7 Relé para pequeñas potencias.

6.4.1Contactos Loss co Lo cont ntac acto toss de un re relé lé pu pued eden en se serr No Norm rmal alme ment nte e Ab Abie iert rtos os (N (NA A o NO NO), ), Normalmente Cerrados (NC) o de conmutación. Los con contac tactos tos Nor Normal malmen mente te Abi Abiert ertos os con conect ectan an el cir circu cuito ito cua cuando ndo el rel relé é es activado; el circuito se desconecta cuando el relé está inactivo. Este tipo de contactos son ideales para aplicaciones en las que se requiere conmutar fuentes de poder de alta intensidad para dispositivos remotos. Los contactos Normalmente Cerrados desconectan el circuito cuando el relé es activado; el circuito se conecta cuando el relé está inactivo. Estos contactos se 6 http://www.unicrom.com/Tut_transistor_bipolar_regiones_o http://www.unicrom.com/Tut_transistor_bipolar_regiones_operativas_configuraciones.asp perativas_configuraciones.asp 7 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8f/Rele.jpg

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utilizan para aplicaciones en las que se requiere que el circuito permanezca cerrado hasta que el relé sea activado. Los contactos de conmutación controlan dos circuitos: un contacto Normalmente Abierto y uno Normalmente Cerrado con una terminal común. En la Figura. 7 se puede ver el aspecto de un relé para pequeñas potencias. En la Fi Figu gura ra.. 8 se re repr pres esen enta ta,, de fo form rma a es esqu quem emát átic ica, a, la di disp spos osic ición ión de lo loss elementos de un relé de un único contacto de trabajo.

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Figura. 8 Funcionamiento de un relé. Se denominan contactos de trabajo aquellos que se cierran cuando la bobina del relé re lé es al alim imen enta tada da y co cont ntac acto toss de re repo poso so a lo ce cerr rrad ados os en au ause senc ncia ia de alimentación de la misma. Existen multitud de tipos distintos de relés, dependiendo del número de contactos (cuando tienen más de un contacto conmutador se les llama contactores en lugar  de re relé lés) s),, in inte tens nsid idad ad ad admi missib iblle po porr lo loss mi mism smo os, ti tipo po de cor orri rien ente te de accionamiento, tiempo de activación y desactivación, etc.

6.4.2Relé de corriente alterna Cuando se excita la bobina de un relé con corriente alterna, el flujo magnético en el circuito magnético, también es alterno, produciendo una fuerza pulsante, con frecu fre cuen enci cia a do dobl ble, e, so sobr bre e lo loss co cont ntac acto tos. s. Es de deci cir, r, lo loss co cont ntac acto toss de un re relé lé conectado a la red, en Europa oscilarán a 50 Hz. En un relé de corriente alterna se modifica la resonancia de los contactos para que no oscilen. Funciona como un activador a distancia. Es un electro imán que se unen por medio de dos plaquetas

6.4.3Relé de láminas 8 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/93/Rele http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/93/Rele_2.jpg _2.jpg

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Este tipo de relé se utilizaba para discriminar distintas frecuencias. Consiste en un electroimá elect roimán n excit excitado ado con la corrie corriente nte alterna de entrad entrada a que atrae varia variass varill varillas as sintonizadas para resonar a sendas frecuencias de interés. La varilla que resuena acciona su contacto; las demás, no. El desarrollo de la microelectrónica y los PLL integrados ha relegado estos componentes al olvido. Los núcleos de todas las máquinas de corriente alterna son laminados para reducir las pérdidas por corrientes parásitas.

6.4.4Ventajas del uso de relés La gran ventaja de los relés es la completa separación eléctrica entre la corriente de accionamiento (la que circula por la bobina del electroimán) y los circuitos controlados por los contactos, lo que hace que se puedan manejar altos voltajes o elevadas potencias con pequeñas tensiones de control. Posibilidad de control de un dispositivo a distancia mediante el uso de pequeñas señales de control.

6.4.5Relé de estado sólido Se llama relé de estado sólido a un circuito híbrido, normalmente compuesto por  un optoacoplador que aísla la entrada, un circuito de disparo, que detecta el paso por cero de la corriente de línea y un triac o dispositivo similar que actúa de interruptor de potencia. Su nombre se debe a la similitud que presenta con un relé electromecánico; este dispositivo es usado generalmente para aplicaciones donde se presenta un uso continuo de los contactos del relé que en comparación con un relé convencional generaría un serio desgaste mecánico.

6.4MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA (C.C) Gran parte de los motores motores eléctrico eléctricoss que se utilizan utilizan en la actualidad actualidad también también funcionan con base en el efecto de rotación de las fuerzas que actúan en espiras (o en grupos de estas, llamados bobinas) colocadas en un campo magnético. Aquí únicamente se describirá motores de C.C.

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Figura. 9 Modelo simple de motor de corriente continúa La Fi Figu gura ra.. 9 es un mo mode delo lo mu muyy se senc ncilillo lo de mo moto torr de C. C.C, C, lo loss el elem emen ento toss conductores B' y A' únicamente únicamente tocan los extremos 1 y 2 de la espira. Estas Estas pieza B' y A' se denominan denominan escob escobillas illas del motor. motor. Cuando Cuando la espira entra entra en rotación, rotación, sus extremos 1 y 2 pierden contacto con las escobillas, hasta que de una media vuelta. En este momento el extremo 2 se pone en contacto con la escobilla A' y el extremo 1 con la escobilla B'. De manera que es fácil observar que a cada contacto de la espira con las escobillas, las fuerzas magnéticas actúan sobre aquella haciéndola que continué girando siempre en el mi smo sentido. Debe observarse en la Figura. 9, que por la espira solo pasa corriente cuando sus extremos entran en contacto con las escobillas, y las fuerzas magnéticas la impulsan sólo en estos momentos. Para aumentar la potencia de los motores, generalmen gener almente te se construyen construyen con diversos diversos grupo gruposs de espi espiras, ras, como muestra muestra la Figura 10 (vista de frente del motor).

9 http://voteview.org/images/DC_Motor_Wikipedia.jpg

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Figura. 10 Motor de corriente continua (C.C), cuyo motor está construido construido con varios conjuntos de espiras. En la posición indicada en la Figura 10, las escobillas A' y B' se encuentran en contacto con las espiras, sobres las cuales están actuando entonces las fuerzas magnéticas que impulsan al motor en el sentido indicado. Poco después dichas espiras pierden contacto con las escobillas, siendo sustituidas por las siguientes esccob es obililla las, s, la lass cu cua ale less re reci cib ben un im imp pul ulsso en el mi missmo sen enti tido do,, y así sucesivamente. De manera que en un motor de este tipo habrá mayor continuidad en su movimiento de rotación.

6.5.1Partes de un motor de Corriente Continua (C.C) Un motor de corriente continua está formado generalmente por las siguientes partes: • Inductor o estator (Arrollamiento de excitación) : Es un electroimán formado por un número par de polos. Las bobinas que los arrollan son las encargadas de producir el campo inductor al circular por ellas la corriente de excitación. • Inducido o rotor (Arrollamiento de inducido) : Es una pieza giratoria formada por un núcleo magnético alrededor del cual va el devanado de inducido, sobre el que actúa el campo magnético. 10 http://www.textualcreations.ca/Electric%20Motor002.jpg

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• Colector de delgas: Es un anillo de láminas de cobre llamadas delgas, dispuesto sobre el eje del rotor que sirve para conectar las bobinas del inducido con el circuito exterior a través de las escobillas. + • Escobillas: Son piezas de grafito que se colocan sobre el colector de delgas, permitiendo la unión eléctrica de las delgas con los bornes de conexión del inducido.

6.5.2Sentido de giro. El sentido de giro de un motor de corriente continua depende del sentido relativo de las corrientes circulantes por los devanados inductor e inducido. La inversión del sentido de giro del motor de corriente continua se consigue invirtiendo el sentido del campo magnético o de la corriente del inducido. Si se permuta la polaridad en ambos bobinados, el eje del motor gira en el mismo sentido. Los cambios de polaridad de los bobinados, tanto en el inductor como en el inducido se realizarán en la caja de bornes de la máquina.

6.5.3Reversibilidad. Loss mo Lo moto tore ress y lo loss ge gene nera rado dore ress de co corr rrie ient nte e co cont ntin inua ua es está tán n co cons nstititu tuid idos os esenci ese ncialm alment ente e por los mis mismos mos ele elemen mentos tos,, dif difere erenc ncián iándos dose e úni únicam cament ente e en la forma de utilización. Por reversibilidad entre el motor y el generador se entiende que si se hace girar al rotor, se produce en el devanado inducido una fuerza electromotriz capaz de transformarse en energía en el circuito de carga. En cambio, si se aplica una tensión continua al devanado inducido del generador  a través del colector de delgas delgas,, el comportamiento de la máquina ahora es de motor, capaz de transformar la fuerza contra electromotriz en energía mecánica. En ambos casos el inducido está sometido a la acción del campo inductor  principal.

6.5.4Características generales Rendimiento: es el cociente entre la potencia útil que generan y la potencia absorbida. Se representa con el carácter η

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Velocidad de giro o velocidad nominal: es la velocidad angular del cigüeñal, es decir, el número de radianes por segundo (rad/s) a las que gira. Se representa por la letra n. Potencia: es el trabajo que el motor es capaz de realizar en la unidad de titiem empo po a un una a de dete term rmin inad ada a ve velo loci cida dad d de gi giro ro.. Se mi mide de no norm rmal alme ment nte e en caballos de vapor (CV), siendo 1 CV igual a 736 vatios. 6.4MULTIVIBRADOR

ASTABLE

El multivibrador u oscilador astable es un circuito de tipo digital que se caracteriza por tener dos estados semiestables, pasando de uno al otro sucesivamente sin necesidad de ninguna señal de disparo exterior. La señal de salida de este oscilador será, por tanto, una onda cuadrada, la cual se emplea como señal de “reloj” en la mayoría de los circuitos secuenciales. A di dife fere renc ncia ia de lo loss os osci cila lado dore ress co conv nven enci cion onal ales es,, ge gene nera rado dore ress de se seña ñale less analógicas cuya forma de onda responde a una función trigonométrica como el seno o el coseno y que trabajan en régimen lineal sin alcanzar los estados de corte y saturación, este tipo permanece la mayor parte de su tiempo de operación en estos dos estados cambiando de uno a otro en unos tiempos muy cortos. Esta forma de funcionamiento permite que su diseño sea bastante más simple debido a que no es necesario definir un punto de funcionamiento exacto de los transistores que le componen bastando únicamente con garantizar que se obtengan los dos niveles lógicos o estados mencionados. mencionados . Los multiv multivibrad ibradores ores astab astable le más comú comúnmen nmente te emple empleados ados en circu circuitos itos digit digitales ales suel su elen en re real aliz izar arse se ut utili iliza zand ndo o co comp mpue uert rtas as NA NAND ND o in inve vers rsor ores es en lu luga garr de componentes discretos. El circuito representado en la figura 11 muestra un oscilador realizado a base de dos compuertas NAND, con tecnología Cmos debido a que es necesario trabajar  a al alto toss vol olta taje jes. s. Su fu func ncio ion nam amie ient nto o pue uede de desc scri ribi birs rse e co com mo sig igu ue: En determinado momento la salida Y1 está a nivel "1", entonces su entrada esta a "0", y la entrada de Y2 a nivel "1". En esas condiciones C se carga a través de R, y los inversores permanecen en ese estado. Cuando Cuan do el capacitor capacitor alca alcanza nza su carga máxima, máxima, se produce la conm conmutaci utación ón de la compuerta Y1. Su entrada pasa a "0", su salida a "1" y la salida de la compuerta Y2 a "0", se invierte la polaridad del capacitor y este se descarga, mientras tanto

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los inversores permanecen sin cambio, una vez descargado, la entrada de la compuerta Y1 pasa nuevamente a "1", y comienza un nuevo ciclo. Este oscilador es simétrico ya que el tiempo que dura el nivel alto es igual al que permanece en nivel bajo, este tiempo está dado por: T=RC donde: T expresado en segundos R en Ohms C en Faradios Ec.11 Tiempo de Oscilación

Fig. 11 Multivibrador Astable

1. PROCESO DE INVESTIGACIÓN El proceso de investigación se realiza por etapas y son las siguientes: •

Prim Pr imer era a Et Etap apa: a: Se ut utili iliza za el mé méto todo do de ob obse serv rvac ació ión n pa para ra la se selec lecci ción ón,, propuesta, aceptación del tema y recopilación de información.

•

Segunda Etapa: Se utiliza el método inductivo y deductivo para el desarrollo del proyecto, análisis, pruebas y cálculos.

•

Tercera Etapa: Se utiliza el método de análisis y síntesis para la elaboración dell in de info form rme e Té Técn cnic ico o Es Escr crito ito el cu cual al co cons nsta ta de pr prue ueba bas, s, co conc nclu lusi sion ones es y recomendaciones.

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1. SIMULACIONES

Simulación de transistores

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Simulación del multivibrador astable

2. CALCULOS, PRUEBAS T=RC T=100KΩ100uF T=10 s tiempo maximo Vcc=Vcb+IbRb Ib=VccRb β=IcIb Ib=9V1KΩ Ic=βIb Ib=9mA Ic=209*9mA Ie=Ic+Ib Ic=1.88A Ie=1.88A+9mA Ie=1.88A

3. LISTA DE MATERIALES Cantidad 1 2 1 1 1 2 2 1 1 1 2 1 1 2m 2

Detalle CMOS 4011 Resistencias 1KΩ Resistencia 2.2KΩ Potenciómetro 100KΩ Capacitor 100uF Transistores 2N3904 Relés Motor corriente directa Protoboard Multímetro digital Pares de lagartos Zócalo de 14 pines Baquelita tipo galleta Cable flexible Broches para batería Transporte Alimentos Gastos Varios TOTAL

Valor Unitario 0,27 0.03 0.03 0.20 0.11 0.10 0.25 1.25 22.70 48.80 0.45 0.09 0.50 0.32 0.55 4.50 10.00 15.00

Valor total 0,27 0.06 0.03 0.20 0.11 0.20 0.50 1.25 22.70 48.80 0.90 0.09 0.50 0.64 1.10 4.50 10.00 15.00 106.85

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4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES •

Se co conc nclu luye ye que pa para ra el pr pre ese sen nte ci circ rcu uitito o se nece cessitito o aplilica carr lo loss conocimientos obtenidos hasta el presente nivel, con los cuales se pudo determinar ciertos parámetros.

•

Así también se pudo realizar ciertos reemplazos como por ejemplo en el oscila osc ilador dor que se tuv tuvo o que sus sustit tituir uir por com compue puertas rtas NAN NAND D co con n tec tecnol nologí ogía a CMOS debido a que se necesita que trabaje el circuito a un voltaje elevado.

•

Se pudo obtener una buena oscilación la misma que sirvió para alimentar  correctamente a los dos relés los cuales sirvieron para realizar el giro del motor.

•

Se recomien recomienda da obt obtene enerr un mot motor or con un bue buen n tor torque que debido debido a que esto influyo al momento de colocar las plumas en el motor.

•

Tomar en cuenta las especificaciones de cada elemento ya que en este caso los dos transistores no tuvieron la misma ganancia es decir el Beta.

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1. BIBLIOGRAFÍA •

http://r-luis.xbot.es/edigital/ed07.html

•

http://www.unicrom.com/cir_temporizador_limpiaparabrisas.asp

•

http://www.mailxmail.com/curso-electronica-digital/circuitos-astablescompuertas-logicas-1-2

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http://www.ladelec.com/practicas/con-digital/269-inversor-de-giro-de-motordc.html

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http://www.unicrom.com/Tut_resistencia.asp

•

http://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9

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http://www.datasheetcatalog.net/es/datasheets_pdf/2/N/3/9/2N3904-AP.shtml

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1. ANEXOS

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RESUMEN El presente pro royyecto está enfocado a la re rep pre ressentación de dell funcionamiento de un limpiaparabrisas. El circuito consta de elementos analógicos así a sí también como digitales, fundamentales para el desarrollo del presente ciclo. Se coloco un oscilador en estado astable debido a que se debe obtener pulsos consecutivos para efecto del proyecto. Este Es te os osci cila lado dorr se tu tuvo vo qu que e re real aliz izar ar co con n co comp mpue uert rtas as NA NAND ND co con n tecnología CMOS debido a que era un requerimiento del ciclo, y se utiliza CMOS ya que el circuito debe tener partes digitales. Se re real aliz izo o la im impl plem emen enta taci ción ón de dell mi mism smo o en el Pr Prot otob oboa oard rd y se procedió a realizar diversas mediciones. Así también se estimo una inversión del giro del motor adecuado para tener tiempos iguales al conmutar los relés. r elés. Finalmente se realizaron los respectivos cálculos y se procedió a implementarlo en una placa.

SUMMARY The present project is focused on the representation of the functioning of a windscreen-wiper. The circuit consists of analogical elements like that also like digital, fundamental for the development of the present cycle. I place an oscillator in condition (state) astable due to the fact that it is necessary to obtain consecutive pulses for effect of the project. This oscillator had to be realized by hatches NAND by technology CMOS due to the fact that it was a requirement of the cycle, and CMOS is in use since the circuit must have digital parts(reports). I realize the implementation of the same one in the Protoboard and one proceeded to realize diverse measurements. This way also I consider an investment of the draft of the engine adapted to have equal times on having exchanged the relays. Finally the respective calculations were realized and it was proceeded to implement in a plate.

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INDICE DE CONTENIDO 1. 2. 1. 2. 3. 1.

Pg. Tema………… Tema …………………… ……………………… ……………………… …………………… ……………………… …………….01 .01 Objetivos Objet ivos………… ……………………… ……………………… …………………… ……………………… ………………….. ……..01 01 2.1General 2.2Específicos Explicaci Expli cación ón del Proyecto……… Proyecto…………………… ……………………… …………………… ……………...0 …...01 1 Alcance… Alca nce…………… ……………………… ……………………… …………………… ……………………… ………………….02 …….02 Diagramas Diagr amas………… …………………… …………………… …………………… …………………… …………………… …………03 03 5.1Diagrama de Bloques 5.2Diagrama Circuital Marco Marc o Teórico… Teórico…………… ……………………… ……………………… …………………… ……………………. ………….04 04 6.1Resistencia 6.1Resistenc ia Eléctrica………… Eléctrica…………………………………………… ………………………………….04 .04 6.2Capacitores…………………………… 6.2Capacitore s……………………………………………………….04 ………………………….04 6.2.1Comportamiento en corriente continua………………….05 6.2.2Com 6.2. 2Comport portamien amiento to en corr corrient iente e alter alterna……… na………………… …………… … 06 6.2.3Asociaciones de condensadores………………………...06 6.1Transistores………………………… 6.1Transist ores………………………………………………………07 ……………………………07 6.3.1Transistor 6.3.1Transis tor de unión bipolar………………………………..07 6.3.2Tipos de Transistor de Unión Bipolar……………………08 6.3.2.1NPN…………………………………………………… 08 6.3.2.2PNP…………………………………………………… 09 6.3.1Configuración 6.3.1Configu ración del transistor bipolar………………………09 6.3.2Regiones operativas del transistor……… transistor……………………….10 ……………….10 6.1Relé………………………………………………… 6.1Relé……………… ………………………………………………..12 ……………..12 6.4.1Contactos………………………… 6.4.1Contact os…………………………………………………… ………………………… 12 6.4.2Relé de corriente alterna…………………………………..14 6.4.3Relé de laminas…………………………………………….14 6.4.4Ventajas del uso del relé………………………………….14 6.4.5Relé de estado sólido……………………………………..14 6.1Motor de Corriente Continua (C.C)…………………………….15 (C.C)…………………………….15

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1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

6.5.1Partes de un motor de Corriente Continua (C.C)……… 16 6.5.2Sentido de giro……………………………………………..17 6.5.3Reversibilidad……………………………………………… 17 6.5.4Características Generales………………………………...18 6.1Multivibrador 6.1Multivibrad or Astable………………… Astable…………………………………………….1 ………………………….18 8 Proceso Proce so de Investigaci Investigación…… ón……………… ……………………… ……………………… ………………..2 ……..20 0 Simulacio Simu laciones…… nes……………… …………………… …………………… …………………… …………………… …………...21 ...21 Cálculos… Cálc ulos…………… ……………………… ……………………… …………………… ……………………… …………………21 ……21 Lista List a de Materiales… Materiales…………… …………………… ……………………… ……………………… ……………... …...22 22 Conclusio Conc lusiones nes y Reco Recomend mendacion aciones…… es……………… …………………… ………………... ……...23 23 Bibliograf Bibli ografía…… ía………………… ……………………… …………………… …………………… ……………………. ………….24 24 Anexos……… Anexo s………………… …………………… …………………… ……………………… ……………………… …………...2 ...25 5

LISTA DE ANEXOS

Pg.

1. Datash Datasheet eet tra transi nsisto stor  r  2N3904………………………………………………………………..25

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LISTA DE GRÁFICOS

Pg. 1. Fig. Fig.1 1 Asociación Asociación Serie Serie General… General……………… ……………………… …………………… ………….06 .06 2. Fig. Fig.2 2 Asociación Asociación paralelo paralelo general…… general………………… ……………………… ……………….06 …….06 3. Fig. Fig.3 3 Representac Representación ión gráfica gráfica del transistor… transistor…………… ……………………. ………….07 07 4. FIg. FIg.4 4 Símbolo Símbolo de un transisto transistorr NPN……………… NPN………………………… ……………….0 …….08 8 5. Fig. Fig.5 5 Símbolo Símbolo de un transisto transistorr PNP………………… PNP…………………………… ……………..0 …..09 9 6. Fig. Fig.6 6 Regiones Regiones del Transistor Transistor………… …………………… …………………… …………………1 ………12 2 7. Fig. Fig.7 7 Relé para pequeña pequeñass potencias… potencias…………… …………………… …………………1 ………12 2 8. Fig. Fig.8 8 Funcionam Funcionamiento iento de un Relé……… Relé………………… …………………… ……………….1 …….13 3 9. Fig. Fig.9 9 Modelo Modelo simple de motor motor de corrient corriente e continua……… continua…………….15 …….15 10.Fig.10 Motot de corriente continua formado por varias espiras.16 11.Fig.11 Multivibrador Astable……………… Astable……………………………………….19 ……………………….19

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LISTA DE ECUACIONES 1. Resistencia en serie 2. Resistencia en paralelo 3. Calculo para dos resistencia en paralelo 4. Cálculo de capacidad en función de Q y V 5. Reactancia Capacitiva 6. Capacidad Equivalente serie 7. Capacidad Equivalente paralelo 8. Transistor en Región de corte 9. Transistor en región de saturación 10. Corriente de colector en región de saturación 11. Multivibrador astable

Pg. 04 04 04 05 06 06 06 11 11 11 19